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Según algunas estimaciones, hasta un tercio de la población mundial no tiene acceso a agua potable limpia, y la mitad de la población podría vivir en zonas con estrés hídrico en 2025. Encontrar una solución a este problema podría salvar y mejorar la vida de millones de personas, y es una gran prioridad entre los científicos e ingenieros de todo el mundo.
Científicos e ingenieros de la Universidad de Texas en Austin han creado una tableta de hidrogel que puede purificar rápidamente el agua contaminada. Una tableta puede desinfectar un litro de agua de río y hacerla apta para el consumo en una hora o menos.
"Nuestro hidrogel multifuncional puede suponer una gran diferencia a la hora de mitigar la escasez mundial de agua porque es fácil de usar, muy eficiente y potencialmente escalable hasta la producción en masa", afirma Guihua Yu, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela Cockrell y del Instituto de Materiales de Texas.
En la actualidad, la principal forma de purificar el agua es hervirla o pasteurizarla. Pero eso requiere energía, además de mucho tiempo y trabajo. Eso no es práctico para la gente de partes del mundo que no tienen los recursos para estos procesos.
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| Una tableta de hidrogel desarrollada por ingenieros de la Universidad de Texas en Austin puede purificar un litro de agua de río en una hora o menos. Crédito: Universidad de Texas en Austin. |
Los hidrogeles especiales generan peróxido de hidrógeno para neutralizar las bacterias con una eficacia superior al 99,999%. El peróxido de hidrógeno funciona con partículas de carbón activado para atacar los componentes celulares esenciales de las bacterias e interrumpir su metabolismo.
El proceso no requiere ningún aporte de energía y no crea subproductos perjudiciales. Los hidrogeles pueden retirarse fácilmente y no dejan ningún residuo.
Además de purificar el agua por sí mismos, los hidrogeles también podrían mejorar un proceso que existe desde hace miles de años: la destilación solar, que consiste en utilizar la luz del sol para separar el agua de los contaminantes nocivos mediante la vaporización.
Los sistemas de destilación solar suelen tener problemas de biofouling, es decir, la acumulación de microorganismos en el equipo que provoca su mal funcionamiento. Los hidrogeles que eliminan las bacterias pueden evitarlo.
"Un estudiante de posgrado muy atento, Youhong Guo, descubrió estos hidrogeles de forma inesperada mientras hacía otra cosa, es decir, la purificación del agua con la luz solar", dijo Keith Johnston, profesor del Departamento de Ingeniería Química de McKetta que codirigió el proyecto.
El equipo está trabajando para mejorar los hidrogeles aumentando los distintos tipos de patógenos y virus del agua que pueden neutralizar. Y el equipo también está en proceso de comercializar varios prototipos.
Los investigadores afirman que la ampliación de los hidrogeles sería sencilla. Los materiales para fabricarlos son baratos y los procesos de síntesis son sencillos y siguen siéndolo a gran escala. Además, pueden controlar fácilmente la forma y el tamaño de los hidrogeles, lo que los hace flexibles para diferentes tipos de usos.
Fuentes, créditos y referencias:
Youhong Guo et al, Molecular Engineering of Hydrogels for Rapid Water Disinfection and Sustainable Solar Vapor Generation, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202102994
Imagen: El uso de la tableta de hidrogel para purificar el agua requiere un aporte de energía nulo y no crea subproductos nocivos. Crédito: Universidad de Texas en Austin.